计算exp(-jwt)、cos(wt)的无穷积分

最初碰到这个问题是在《信号与系统》这门课程上面,陈后金《信号与系统》书上的推导是根据一个时域和频域可以互相推导的性质来的,当时傅里叶变换也没学明白,其实是理解不了那个性质的。但是殊途同归,利用性质可以推出来,利用概念也一定可以推出来。
我们以求解s i n ( t ) 和 c o s ( t ) sin(t)和cos(t)sin(t)cos(t)的傅里叶变换为例,先展示最后一步,经过推导后在数学上是一个关于c o s ( t ) cos(t)cos(t)的无穷积分如下面的公式所示(需要用到一点高数上学的无穷积分的知识)。
∫ − ∞ + ∞ cos ⁡ ( ω t ) d t = lim ⁡ a → ∞ ∫ − a a cos ⁡ ( ω t ) d t = lim ⁡ a → ∞ 2 sin ⁡ ( a ω ) ω = 2 δ ( ω ) \int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos (\omega t)} dt = \mathop {\lim }\limits_{a \to \infty } \int_{ - a}^a {\cos (\omega t)} dt = \mathop {\lim }\limits_{a \to \infty } 2\frac{{\sin (a\omega )}}{\omega } = 2\delta \left(\omega \right)+cos(ωt)dt=alimaacos(ωt)dt=alim2ωsin(aω)=2δ(ω)
以下四个公式都可以经过简单的变换推导到上面的公式,需要用到欧拉公式进行变换,主要能解决俩个问题:
《信号与系统》关于s i n ( t ) 和 c o s ( t ) sin(t)和cos(t)sin(t)cos(t)的傅里叶变换。
《高等疏学》关于s i n ( x ) 和 c o s ( x ) sin(x)和cos(x)sin(x)cos(x)的无穷积分。本质上是一样的。
∫ − ∞ + ∞ cos ⁡ ( x ) d x ∫ − ∞ + ∞ cos ⁡ ( w 0 x ) e − j ω x d x ∫ − ∞ + ∞ sin ⁡ ( w 0 x ) e − j ω x d x ∫ − ∞ + ∞ e − j ω x d x \begin{array}{l}\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos (x)dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\cos ({w_0}x){e^{ - j\omega x}}dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {\sin ({w_0}x){e^{ - j\omega x}}dx} \\\int_{ - \infty }^{ + \infty } {{e^{ - j\omega x}}dx} \end{array}+cos(x)dx+cos(w0x)ejωxdx+sin(w0x)ejωxdx+ejωxdx


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